DE60305511T2

DE60305511T2 - Verfahren zur enzymkontrollierten entfernung von gas aus tinten, und tinten mit reduziertem gasanteil

Info

Publication number: DE60305511T2
Application number: DE60305511T
Authority: DE
Inventors: Jason Atlanta LYE; Taylor Teri Roswell KISH
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2023-07-19
Also published as: EP1536950B8; DE60305511D1; KR100926391B1; US6726754B2; EP1536950A1; WO2004028818A1; AU2003295321A1; KR20050059106A; US20040055505A1; EP1536950B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Tinten. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zum Vermindern von Gas in Tinten und Tinten, die durch solche Verfahren hergestellt sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Tintenstrahldrucken ist ein anschlagfreies (non-impact) und kontaktfreies Druckverfahren, in dem ein elektronisches Signal Tröpfchen oder einen Strom von Tinte, die auf einer großen Vielfalt von Substraten abgeschieden werden können, kontrolliert und führt. Die gegenwärtige Tintenstrahldrucktechnologie beinhaltet das Treiben der Tintentröpfchen durch kleine Düsen mittels piezoelektrischem Druck, thermischem Ausstoßen oder Oszillation und auf die Oberfläche eines Materials/Mediums. Tintenstrahldrucken ist extrem vielseitig hinsichtlich der Vielfalt an Substraten, die behandelt werden können, sowie der Druckqualität und der Betriebsgeschwindigkeit, die erreicht werden können. Zusätzlich kann das Tintenstrahldrucken digital kontrolliert werden. Aus diesen Gründen wurde die Tintenstrahlmethodik weitgehend für zahlreiche industrielle und persönliche Anwendungen angenommen. Auch in Anbetracht der jüngsten raschen Fortschritte auf dem Tintenstrahldruckgebiet bleiben jedoch "Bedruckbarkeits-"/"Gängigkeits-" ("runability") Probleme, die die Tintenstrahldrucker- und Tintenmärkte weiterhin plagen.
Es ist z. B. weithin bekannt auf dem Tintenstrahldruckgebiet, dass gelöste Luft in Tinten Gängigkeitsprobleme für Tintenstrahldrucker verursachen kann. Gelöste oder kolloidale Luft kann kleine Blasen innerhalb der Versorgungsröhren im Druckkopf des Druckers bilden, wodurch der Tintenfluss unterbrochen wird. Deshalb werden wässrige Tintenstrahl-Tinten gewöhnlich einer gewissen Art von Entlüftungsverfahren unterworfen, wobei Gase entfernt werden, die entweder in echter Lösung vorliegen, in der Tinte in kolloidaler Form enthalten sind oder chemisch an korpuskulare Oberflächen (z. B. Pigmentteilchen) adsorbiert sind. Gängige Verfahren zum Entlüften von Tinten beinhalten entweder, dass die Tinte einem Vakuum unterworfen wird oder das Durchleiten von Heliumgas durch die Tinte. Da Heliumgas weniger löslich ist als Sauerstoff- oder Stickstoffgas, werden diese Gase aus der Tintenmischung herausbefördert.
Es ist jedoch auch in Anbetracht der Verwendung solcher Entgasungsverfahren anerkannt, dass Gase wie Sauerstoff oder Stickstoff imstande sind, durch die meisten Polymere, die gewöhnlich zum Lagern von Tintenstrahl-Tinten verwendeten Materialien, zu diffundieren. Schließlich werden solche Gase die in solchen polymerischen Behältnissen gelagerten Tinten wieder sättigen. Wie z. B. in 1 gesehen werden kann, die einen Querschnitt einer beispielhaften Tintenkartusche 10 zum Lagern von Tinten 12 zeigt, kann Luft in die Tintenkartusche entweder vom Luftraum 18 zwischen dem starren Gehäuse und der Blase in der Kartusche 10 oder extern von der Kartusche durch das starre Gehäuse 14 oder durch die Wand (septum) 20 eindringen, obwohl die Tinte 12 in einem starren Gehäuse 14 enthalten ist, das eine getrennte flexible Blase 16 beinhaltet, die tatsächlich die Tinte 12 enthält. Das Eindringen von Luft ist in der Figur durch gepunktete Pfeile wie bei 22 angezeigt.
Sobald der Grad der Gase in den Tintenstrahl-Tinten einen merklichen Grad erreicht, können Gängigkeitsprobleme wie Zündaussetzer der Düsen resultieren. Dies ist insbesondere offensichtlich für Tintenstrahldruckköpfe vom Piezotyp, die feine Versorgungskanäle beinhalten. Folglich kann die natürliche Diffusion von Gasen durch das Behältnis selbst die Haltbarkeit der Tinte beschränken.
Die Anwesenheit von Luft ist aus mehreren Gründen besonders problematisch bei pigmentierten Tinten. Sauerstoff ist z. B. stärker löslich in den Tensiden, die zum Stabilisieren der Pigmentdispersionen verwendet werden. Weiterhin können die verwendeten Tenside kolloidale Gaspartikel stabilisieren und die Pigmentdispersionen haben einen großen Oberflächenbereich, um eine chemische Adsorption von Gasen stattfinden zu lassen.
Andere Tintentypen können auch sensibel sein auf gelöste Gase aus der Atmosphäre. Es können z. B. Klarschichttinten (clear coating inks), Klebstoffe, Lacke und Harz-Finishes gelöste Luft enthalten, die bei Trocknung des aufgebrachten Tintenfilms die trocknende Tintenschicht unter Bildung von hässlichen Luftblasen sättigt, die nach Trocknung der Tintenschicht bleiben.
Sauerstoffsensibilität ist auch ein Problem im Hinblick auf bestimmte ultraviolett härtbare Tinten. Sofern nicht darauf achtgegeben wird, Sauerstoff während des Härtungsschrittes (Aussetzung gegenüber ultravioletter (UV) Strahlung) auszuschließen, kann der Sauerstoff die Fotohärtungsreaktion unterdrücken, was zu Klebrigkeit der Endbeschichtung führt.
Es besteht folglich ein Bedarf an Tinten, die einen Anstieg von Luftgasen in der Tintenmischung nicht zulassen. Es besteht auch ein Bedarf an Verfahren zum Entgasen von Tinten vor der Verwendung. Schließlich besteht ein Bedarf an Tinten und Verfahren zur Verwendung von Tinten, insbesondere zum Tintenstrahlbedrucken von Textilien und an Tinten, die Pigmente als Färbemittel verwenden, an Tinten, die unter Verwendung von ultraviolettem Licht gehärtet werden und an Tinten, die unter Bildung eines klaren Finish trocknen, sowie jegliche andere sauersoff- oder luftsensible Tinte.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Verfahren zum Entgasen von Tinte, umfassend die Zugabe von mindestens einem Enzym zu Tinte, welche ein Donor-Substrat enthält, wobei das Enzym geeignet ist, die Erzeugung eines Reaktionsprodukts, das für eine Tintenrezeptur akzeptabel ist, zu katalysieren, unter Verwendung eines in der Tinte enthaltenen Donor-Substrats und wenn es einem gasförmigen Akzeptor-Substrat ausgesetzt ist.
Alternativ umfasst das Verfahren zum Entgasen von Tinte die Zugabe von mindestens zwei Enzymen zu Tinte, welche ein für jedes Enzym spezifisches Donor-Substrat enthält, wobei eines der Enzyme eine chemische Reaktion katalysiert, um ein erstes Reaktionsprodukt zu erzeugen, wenn es einem gasförmigen Akzeptor-Substrat ausgesetzt ist, und wobei ein anderes Enzym danach eine Reaktion katalysiert, um das erste Reaktionsprodukt in ein zweites Reaktionsprodukt, das in einem Tintensystem akzeptabel ist, umzuwandeln.
Ein noch weiteres alternatives Verfahren zum Entgasen von Tinte umfasst die Zugabe von mindestens zwei Enzymen zu Tinte, welche ein für jedes Enzym spezifisches Donor-Substrat enthält, wobei eines der Enzyme eine chemische Reaktion katalysiert, um Wasserstoffperoxid zu erzeugen, wenn es einem Akzeptor-Substrat ausgesetzt ist, und wobei ein anderes Enzym danach eine Reaktion katalysiert, um das Wasserstoffperoxid zu Wasser umzuwandeln.
Als ein anderer Aspekt der Erfindung beinhaltet eine Tintenzusammensetzung mindestens ein Enzym und ein für das Enzym spezifisches Donor-Substrat, wobei das Enzym geeignet ist, die Erzeugung eines Reaktionsproduktes, das für die Tintenrezeptur akzeptabel ist, zu katalysieren, unter Verwendung des in der Tinte enthaltenen Donor-Substrats und wenn es einem gasförmigen Akzeptor-Substrat ausgesetzt ist.
Eine weitere Tintenzusammensetzung beinhaltet mindestens zwei Enzyme und ein Donor-Substrat, das für jedes Enzym spezifisch ist, wobei eines der Enzyme geeignet ist, eine chemische Reaktion zu katalysieren, um ein erstes Reaktionsprodukt zu erzeugen, wenn es einem gasförmigen Akzeptor-Substrat ausgesetzt ist, und wobei ein anderes Enzym geeignet ist, um danach eine Reaktion zu katalysieren, um das erste Reaktionsprodukt in ein zweites Reaktionsprodukt, das für die Tinte akzeptable ist, umzuwandeln.
Eine noch weitere Tintenzusammensetzung beinhaltet mindestens zwei Enzyme und ein Donor-Substrat, das für jedes Enzym spezifisch ist, wobei eines der Enzyme geeignet ist, eine chemische Reaktion zu katalysieren, um Wasserstoffperoxid zu erzeugen, wenn es einem gasförmigen Akzeptor-Substrat ausgesetzt ist, und wobei ein anderes Enzym geeignet ist, um danach eine Reaktion zu katalysieren, um das Wasserstoffperoxid zu Wasser umzuwandeln.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt eine Schnittzeichnung einer exemplarischen Druckerkartusche dar.
2 stellt eine Reaktion unter Verwendung eines Oxidase- und Peroxidase-Enzyms entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung dar.
3 stellt eine Reaktion unter Verwendung eines Oxidase- und Peroxidase-Enzyms, entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, zusammen mit einem Farbindikator dar.
DEFINITIONEN
Im Zusammenhang dieser Beschreibung beinhaltet jeder untenstehende Begriff oder jede Phrase die folgende Bedeutung oder Bedeutungen.
"Polymere" beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf, Homopolymere, Copolymere, wie z. B. Blockcopolymere, Pfropfcopolymere, statistische und alternierende Copolymere, Terpolymere etc. und Mischungen und Modifikationen derselben. Weiterhin soll der Begriff Polymer, wenn nicht anderweitig spezifisch beschränkt, alle möglichen geometrischen Konfigurationen des Materials beinhalten. Diese Konfigurationen beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf isotaktische, syndiotaktische und ataktische Symmetrien.
"Vehikel" bezeichnet eine Substanz, Mischung oder Material, worin ein Enzym eine Funktion ausübt. Die Mischung, Substanz oder Material können in Form eines Endverwendungsproduktes oder eines In-Arbeits-Verfahrens (work-in-process), wie einer Zwischenform vorliegen.
"Enzyme" bezeichnet organische biologische Katalysatoren, typischerweise umfassend Proteine, die den Ablauf von Reaktionen ohne extreme Temperaturen oder Drücke ermöglichen und spezifisch für bestimmte Reaktanten in Abhängigkeit von der Art des Enzyms sein können. Für die Zwecke dieser Anmeldung soll der Begriff Enzym breit definiert sein unter Einschluss eines jeglichen Coenzyms, das in der katalytischen Reaktion mitwirkt oder die Funktion des Enzyms verbessert.
"Coenzym" bezeichnet einen in ein Enzym integrierten organischen oder organometallischen, gewöhnlich nicht-peptidischen Teil, der es diesem ermöglicht zu funktionieren oder der die Funktion verstärkt. Glucose-Oxidase beinhaltet z. B. ein Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD)-Coenzym, das an der Reaktion teilnimmt: β-D-Glucose + Enzym-FAD ⇋ Enzym-FADH₂ + Glukonsäure Enzym-FADH₂ + O₂ → Enzym-FAD + H₂O₂
Glukonsäure ist auch bekannt als δ-D-Gluconolacton. In dem obigen Reaktionsverfahren beinhaltet die Glucose-Oxidase ein Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD)-Coenzym, das an der Reaktion, wie vorstehend beschrieben, teilnimmt. Es kann aus den Coenzym-Gleichungen entnommen werden, dass 1 mol Glucose (180 g) erforderlich ist, um 1 mol Sauerstoff (32 g) zu verbrauchen. Da 1 mol eines Gases 22,41383 Liter bei 273,15 K und 101325 N·m^–2 in Anspruch nimmt, ist 1 g Glucose genug, um 124,52 cm³ Sauerstoff zu verbrauchen.
"Substrate" bezeichnet den Reaktanten oder die Reaktanten, auf die ein Enzym wirkt. Substrate können für bestimmte Enzyme spezifisch sein. Substrate binden mit Enzymen unter Bildung eines dazwischen liegenden Enzym-Substratkomplexes. Auf diese Weise kontrollieren die Enzyme die Geschwindigkeit und Spezifität von biochemischen Reaktionen.
"Donor-Substrat" bezeichnet einen Reaktanten, der unter Einwirkung eines Enzyms wenigstens teilweise oxidiert wird. Bei Verwendung eines Glucose-Oxidase-Enzyms wäre Glucose z. B. ein annehmbares Donor-Substrat (d.h. es ist spezifisch für das Glucose-Oxidase-Enzym), weil Glucose durch Sauerstoff in Gegenwart von Glucoseoxidase zu Glukonsäure oxidiert wird.
"Akzeptor-Substrat" bezeichnet ein Substrat, das in einer enzymvermittelten Reaktion reagiert, um wenigstens teilweise reduziert zu werden. In der Kombination von Glucose, Sauerstoff und Glucose-Oxidase würde Sauerstoff z. B. als Akzeptor-Substrat angesehen werden, weil es zu Wasserstoffperoxid reduziert wird.
"Biocid" bezeichnet eine Substanz, die Mikroben oder Mikroorganismen tötet.
"Biostat" bezeichnet eine Substanz, die Mikroben von der Vervielfältigung/Reproduktion abhält.
"Medium" bezeichnet ein Material, das mit einer Flüssigkeit aus einem Tintenstrahldrucker bedruckt werden soll. Medien beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf, traditionelle Druckoberflächen wie cellulosische (papierbasierte) Materialien, Gewebe und Vliesstoffe, blattförmige Materialien wie metallische und polymerische Materialien sowie nicht-traditionelle Druckoberflächen wie Heimeinrichtungsgegenstände und industrielle Einrichtungsgegenstände.
"Wässrig" bezeichnet eine Substanz, die aus, mit oder mit Hilfe von Wasser hergestellt ist.
"Stabilisator" bezeichnet eine Substanz oder Kombination von Substanzen, die die Aktivität eines Enzyms im Zeitablauf unter verschiedenen Bedingungen bewahren kann. Es gibt inhärente Probleme mit Enzymzusammensetzungen. Es ist z. B. für die Zwecke dieser Erfindung in einigen Fällen wünschenswert, eine wässrige Enzymzusammensetzung zu haben. Die Enzyme können jedoch in Wasser im Zeitverlauf denaturiert werden, was in einem Verlust an Enzymaktivität resultiert. Um eine wässrige Enzymzusammensetzung zu haben, die für die Erfindung geeignet ist, ist das Enzym folglich wünschenswerterweise stabilisiert, so dass dieses seine Aktivität für eine lange Zeitdauer beibehalten kann.
"Relative Wörter" wie "etwa", "im Wesentlichen" und ähnliche sind hier verwendet im Sinne von bei oder annähernd bei, unter Berücksichtigung der Herstellungs- und Materialtoleranzen, die den beschriebenen Umständen innewohnen, und sind verwendet, um den skrupellosen Verletzer davon abzuhalten, in unfairer Weise von der Erfindungsoffenbarung Vorteil zu nehmen, wo exakte und absolute Zahlen als Hilfe zum Verständnis der Erfindung angegeben sind.
"Umfassend" ist einschließend oder offenendig und schließt nicht zusätzliche nicht erwähnte Elemente, Zusammensetzungskomponenten und Verfahrensschritte aus.
Diese Begriffe können mit zusätzlicher Terminologie in den verbleibenden Teilen der Beschreibung definiert sein.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Entfernen von Gasen (oder Entgasen) von Tinten für Tintenstrahldruckanwendungen bereit. Das Verfahren beinhaltet die Verwendung von Tinte in einem Tintenstrahldruckverfahren, das eine Formulierung mit wenigstens den folgenden Komponenten beinhaltet: 1) eine Tinte; 2) wenigstens ein Enzym, das geeignet ist, die Herstellung eines Reaktionsprodukts zu katalysieren, das akzeptabel für eine Tintenformulierung ist, unter Verwendung eines in der Tinte enthaltenen Donor-Substrats und wenn es einem gasförmigen Akzeptor-Substrat ausgesetzt ist.
Durch das Katalysieren der Herstellung eines Reaktionsprodukts, das für eine Tintenformulierung akzeptabel ist, würde das Enzym im Wesentlichen ein Gas umwandeln, was nicht akzeptabel ist, um eine wünschenswerte Flüssigkeit zu erhalten, was akzeptabel wäre. Mit "akzeptabel" ist gemeint, dass die Flüssigkeit (oder das Reaktionsprodukt) nicht selbst abträglich für die Tintenleistung sein sollte oder zusätzliche Bedruckbarkeit/Gängigkeits-Probleme verursachen sollte, und dass das Reaktionsprodukt, das durch die katalytische Reaktion hergestellt wurde, im Allgemeinen verträglich mit der Tinte sein sollte. Zum Beispiel sollte das Reaktionsprodukt keine wesentlichen nachteiligen pH-Probleme (eine große Zunahme oder Abnahme des pHs) verursachen, die die Verwendung der Tinte als Tinte verhindern würden oder die zur Bildung von nicht erwünschten Feststoffen (particulates) durch Ausfällung führen würden, die ihrerseits Fehlzündungen des Tintenkopfs verursachen oder Korrosion z. B. am Tintenstrahldrucker verursachen, die über jene hinausgehen, die normalerweise in solchen Tinten mit Enzymkomponenten (Reaktionsprodukte sollten wasserlöslich sein) gefunden werden. Es kann z. B. in Abhängigkeit von der Art der Tinte wünschenswert sein, den pH der Tinte zwischen etwa 3 und 10 zu halten, in Abhängigkeit vom Druckkopf. Alternativ kann es wünschenswert sein, den pH zwischen etwa 5 und 9 zu halten.
In einer alternierenden Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Entgasen von Tinte bereit, das die Zugabe von wenigstens zwei Enzymen zu Tinte umfasst, die ein Donor-Substrat enthält, das spezifisch für jedes Enzym ist, worin eines der Enzyme eine chemische Reaktion unter Herstellung eines ersten Reaktionsprodukts auf Aussetzung gegenüber einem gasförmigen Akzeptor-Substrat katalysiert und das andere Enzym nachfolgend einer Reaktion katalysiert, bei der das erste Reaktionsprodukt in ein zweites Reaktionsprodukt umgewandelt wird, das in einem Tintensystem akzeptabel ist.
In einer spezifischeren Ausführungsform beinhaltet das Verfahren die Verwendung einer Tinte in einem Tintenstrahldruckverfahren, das eine Formulierung beinhaltet, die wenigstens die folgenden Komponenten aufweist: 1) eine Tinte; 2) ein Enzym, das die Herstellung von Wasserstoffperoxid aus einem Donor-Substrat und Sauerstoff katalysieren kann; 3) ein Enzym, das die Umwandlung von Wasserstoffperoxid in Wasser katalysieren kann; und 4) ein Donor-Substrat, das für jedes einzelne Enzym spezifisch ist. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Formulierung weiterhin 5) ein korrespondieren des Akzeptor-Substrat für jede enzymvermittelte Reaktion, die durch die Enzyme durchgeführt wurde, wobei das erste Enzymsubstrat ein Gas ist.
Tinten, die zur Verwendung in den Verfahren hergestellt wurden, und Verfahren zum Herstellen solcher Tinten werden auch als vom Umfang dieser Erfindung umfasst angesehen.
Tintenstrahl-Tinten sind im Fachgebiet und der Industrie bekannt. Solche durch die Erfindung vorgesehenen "Färbe"-Tinten tendieren von Natur aus dazu, wässrig zu sein, obwohl die Erfindung auch unter Umständen auf nicht-wässrige Flüssigkeiten angewendet werden kann, wo die Gestalt des Enzyms ausreichend konserviert ist, um die gewünschte Funktion auszuführen. Zum Beispiel kann eine solche durch die Erfindung vorgesehene wässrige Tintenstrahl-Tinte ein Lösemittelvehikel umfassen (z. B. zusammengesetzt vornehmlich aus Glycolen, Wasser und 2-Pyrrolidon), ein Tensidsystem (einschließlich Dispergiermittel, Entschäumer und Oberflächenspannungsmittel) und ein Farbmittelsystem (entweder ein Farbstoff oder eine Pigmentdispersion oder eine Mischung von beiden). Beispiele von Farbmittel-Tintenformulierungen, die in der Erfindung verwendet werden können, beinhalten die in WO 02131067 beschriebenen Färbetinten, die in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
Es sollte erkannt werden, dass der Begriff "Tinten" alternativ ein Chemiesystem umfassen kann, das anders als traditionelle Farbmittelsysteme ist, indem es nicht dazu vorgesehen ist, Farbe an bedruckbare Medien weiterzugeben, sondern dazu vorgesehen ist, dem bedruckbaren Medium mittels eines Zuführungssystems, wie einem Tintenstrahldrucker, eine irgendwie andere Eigenschaft zu verleihen. Ein Beispiel eines solchen chemischen Systems kann eine funktionelle Beschichtung sein wie ein Tensid, das dazu bestimmt ist, das bedruckbare Medium hydrophiler zu machen, tintenbestrahlbare UV-härtbare Beschichten, tintenbestrahlbare Hautbehandlungen und Therapien, tintenbestrahlbare diagnostische Beschichtungen wie für Sensoren, und tintenbestrahlbare chemische Abdecklacke und Fotolacke für elektronische Anwendungen. Obwohl die Erfindung besonders geeignet ist für Tintenstrahl-Tinten, ist sie nicht beschränkt auf die Verwendung mit solchen Tinten, da Klarlacke (clearcoat varnishes), UV-härtbare Beschichtungen, Fotolacke, Tiefdruck-Tinten, lithografische Tinten, Flexodruckfarbe, perlengestrahlte Tinten (bead coating inks), Siebdruck-Tinten, Sprühbeschichtungs-Tinten, Kiss-Coating-Tinten und Pasten-Tinten auch von der Gasentfernung profitieren können.
Solche alternativen chemische Systeme können auch untereinander oder mit Farbmittelsystemen kombiniert werden, um eine Mehrfachfunktionalität den zu bedruckenden Medien zu bringen.
Allgemein gesprochen sind Enzyme spezifische Proteine, die als Katalysatoren für bestimmte chemische Reaktionen fungieren. Die meisten dieser Reaktionen würden sonst nicht in einer vernünftigen Zeit ohne extreme Temperatur im Druck vonstatten gehen. Weiterhin sind die Enzyme spezifisch für die Substrate, auf die sie einwirken. Die in der Erfindung verwendeten Enzyme katalysieren Reaktionen durch die Ermöglichung einer Oxidation des Donor-Substrats, während gleichzeitig die Reduktion des Akzeptor-Substrats ermöglicht wird.
Die Erfindung sieht Enzyme vor, die die Fähigkeit haben, Wasserstoffperoxid durch Katalyse von Reaktionen innerhalb einer Tinte herzustellen, die ein für ein bestimmtes Enzym spezifisches Donor-Substrat und ein entsprechendes Akzeptor-Substrat enthält. Eine solche Klasse von Enzymen, die durch die Erfindung vorgesehen sind, ist z. B. Oxidase, die Sauerstoff als ein Akzeptor-Substrat verwendet. Beispiele von solchen Enzymen beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf (S)-2-Hydroxysäure-Oxidase, Malat-Oxidase, Glucose-Oxidase, Hexose-Oxidase, Cholesterol-Oxidase, Aryl-Alkohol-Oxidase, L-Gulonolacton-Oxidase, Galactose-Oxidase, Pyranose-Oxidase, L-Sorbose-Oxidase, Pyridoxin-4-Oxidase, Alkohol-Oxidase, (S)-2-Hydroxysäure-Oxidase, Ecdysone-Oxidase, Cholin-Oxidase, sekundäre Alkohol-Oxidase, 4-Hydroxymandelsäure-Oxidase, Glycerol-3-phosphat-Oxidase, Xanthin-Oxidase, Thiamin-Oxidase, L-Galactonolacton-Oxidase, Cellobiose-Oxidase, Hydroxyphytanat-Oxidase, N-Acylhexosamin-Oxidase, Polyvinyl-Alkohol-Oxidase, Methanol-Oxidase, D-Arabinono-1,4-lacton-Oxidase, Vanillyl-Alkohol-Oxidase, Nukleosid-Oxidase (H₂O₂-bildend), D-Mannitol-Oxidase, Xanthinoxidase, Pyruvat-Oxidase, Oxalat-Oxidase, Glyoxylat-Oxidase, Pyruvat-Oxidase (CoA-acetylierend), Aryl-Aldehyd-Oxidase, Kohlenmonoxid-Oxidase, Retinal-Oxidase, Dihydroorotat-Oxidase, Lathosterol-Oxidase, Acyl-COA-Oxidase, Dihydrouracil-Oxidase und Tetrahydroberberin-Oxidase. Diese Enzyme sind lediglich als Beispiele aufgeführt und werden nicht als erschöpfend oder beschränkend in irgendeiner Weise betrachtet. Oxidase-Enzyme können in Tinten in sehr kleinen Mengen verwendet werden, da sie katalytisch sind und nicht selbst verbraucht werden in den Reaktionen, die sie katalysieren. Aus diesem Grund wäre ein Grad von etwa 0,0001 Gew.-% eines Oxidase-Enzyms wirksam. Um das Entgasen schneller zu been den, wäre ein höherer Grad erforderlich, wie etwa 0,1 Gew.-%. Weiterhin könnte das Enzym bei einem Grad von etwa 1,0 Gew.-% verwendet werden.
Die Erfindung sieht auch die Verwendung von Enzymen vor, die die Fähigkeit haben, Wasserstoffperoxid in Wasser umzuwandeln durch die Katalyse von Reaktionen innerhalb einer Tinte, die ein für das bestimmte Enzym spezifisches Donor-Substrat und Wasserstoffperoxid als das Akzeptor-Substrat enthält. Ein solches, durch die Erfindung vorgesehenes Enzym ist z. B. Peroxidase, die Wasserstoffperoxid als Akzeptorsubstrat verwendet. Es wäre jedoch jegliches Enzym akzeptabel, das eine Reaktion unter Umwandlung von Wasserstoffperoxid in Wasser katalysieren kann. Beispiele solcher Enzyme, die Peroxide umwandeln können, beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf Lactoperoxidase, Bromperoxidase und Mikroperoxidase. Diese Enzyme werden lediglich als Beispiele aufgeführt und werden nicht als erschöpfend oder beschränkend in irgendeiner Weise angesehen. Peroxidase-Enzyme können in Tinten in sehr kleinen Mengen verwendet werden, da sie katalytisch sind und nicht selbst in den Reaktionen verbraucht werden, die sie katalysieren. Aus diesem Grund wäre ein Grad von 0,0001 Gew.-% an Oxidase-Enzym wirksam. Um das Entgasen schneller zu vollenden, kann ein höherer Grad, wie 0,1 Gew.-% erforderlich sein. Weiterhin könnte das Enzym bei einem Grad von 1,0 Gew.-% verwendet werden.
Donor-Substrate können für jedes einzelne Enzym spezifisch sein. Wenn z. B. ein Glucose-Oxidase-Enzym ausgewählt wird, dann wäre Glucose ein akzeptables Donor-Substrat. Wenn in einem anderen Beispiel ein Galactose-Oxidase-Enzym ausgewählt wird, dann wäre Galactose ein akzeptables Donorsubstrat. Folglich wären unter Berücksichtigung der vorgenannten Oxidase-Enzym-Beispiele die folgenden entsprechenden Donor-Substrate akzeptabel: (S)-2-Hydroxysäure, (S)-Malat, Glucose, β-D-Glucose, Cholesterol, aromatische primäre Alkohole, L-Gulono-1,4-lacton, D-Galactose, D-Glucose, L-Sorbose, Pyridoxin, primäre Alkohole, (S)-2-Hydroxysäure, Ecdysone, Cholin, sekundäre Alkohole, (S)-2-Hydroxy-2-(4-hydroxyphenyl)acetat, sn-Glycerol-3-phosphat, Xanthin, Thiamin, L-Galactoso-1,4-lacton, Cellobiose, L-2-Hydroxyphytanat, N-Acetyl-D-glucosamin, Polyvinylalkohol, Methanol, D-Arabinono-1,4-lacton, Vanillylalkohol, Adenosin, Mannitol, Xanthin, Pyruvat + Phosphat, Oxalat, Glyoxylat, Pyruvat + CoA, ein aromatischer Aldehyd, Kohlenmonoxid und Wasser, Retinal, (S)-Dihydroorotat, 5α-Cholest-7-en-3β-ol, Acyl-CoA, 5,6-Dihydrouracil und (S)-Tetrahydroberberin. Die obige Liste wird lediglich beispielhaft aufgeführt und ist nicht erschöpfend oder beschränkend in irgendei ner Weise gemeint. Ausreichend Donor-Substrat wird den Tinten zugegeben, um den darin enthaltenen Enzymen zu ermöglichen, Sauerstoff während der Arbeitsdauer der Tinte zu verbrauchen oder bevor diese trocknet. Donor-Substrate können in den Tinten in einem Grad zwischen 0,1 und 90 % enthalten sein. Die Obergrenze der Menge an Donor-Substrat, die in einer Tinte enthalten sein könnte, hängt von den Viskositätsbeschränkungen der Tinte sowie anderen Parametern ab. Es sind z. B. Drop-on-Demand-Tintenstrahldruckköpfe verfügbar, die Tinte bei 12 cps feuern können. Lithografische Tinten können Viskositäten nahe 1000–10000 cps haben. Tiefdruck-Tinten-Viskositäten können variieren, können jedoch im Bereich von 100–400 cps sein. Dies gibt einen großen Bereich, innerhalb dessen das Donor-Substrat zu der Tinte zugegeben sein kann.
Falls in noch einem anderen Beispiel ein Peroxidaseenzym ausgewählt ist, würde Ascorbat in akzeptables Donor-Substrat sein. Obwohl der Begriff Ascorbat benutzt wird, kann ein solches Material auch Ascorbinsäure oder ein Ascorbatsalz, wie z. B., einschließlich aber nicht beschränkt auf, ein Alkalimetall-Ascorbatsalz, ein Gruppe II-Metall-Ascorbatsalz und ein quaternäres Ammonium-Ascorbatsalz umfassen. Andere akzeptable Donor-Substrate für Peroxidase-Enzyme beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf Phenole, aromatische Amine, Pyrogallol, Guajakol, Ferrocanid, 4-Aminoantipyrin und Cytochrom C. Diese Donor-Substrate werden lediglich als Beispiele aufgeführt und sind nicht als erschöpfend oder beschränkend in irgendeiner Weise gemeint.
Es ist für das Akzeptor-Substrat der Erfindung vorgesehen, wenigstens Sauerstoff zu beinhalten. Sauerstoff kann in einer Anzahl an Formen wie z. B. reinem Sauerstoff, Sauerstoff gemischt mit anderen Gasen unter Bildung von Luft und Sauerstoff, der in einer Tinte gelöst ist, verwendet werden. Das Akzeptor-Substrat ist nicht beschränkt auf diese Beispiele, sondern kann eher jedes Molekül oder Form umfassen, die mit einem korrespondierenden Enzym und Donor-Substrat unter Erzeugung von Wasserstoffperoxid verwendet werden können. Sobald das Wasserstoffperoxid erzeugt worden ist, wird es das Akzeptor-Substrat für die Peroxidase-Enzym-vermittelte Reaktion.
Ein Aspekt dieser Erfindung kann in 2 gesehen werden, die eine Reaktion unter Verbrauch von Luftsauerstoff oder gelöstem Sauerstoff darstellt. In einem hypothetischen Beispiel einer Tinte entsprechend dieser Erfindung kann eine Tinte ein Glucose-Oxidase-Enzym 30, Peroxidase-Enzym 32, Glucose 34 und Ascorbat 36 enthalten. Wenn, wie in 2 gezeigt, die Tinte, die diese Komponenten enthält, Sauerstoff 38 ausgesetzt wird, katalysiert das Glucose-Oxidase-Enzym 30 eine Reaktion zwischen der Glucose 34 und dem Sauerstoff 38 unter Bildung von Wasserstoffperoxid 40, mit Glukonsäure 42 als Nebenprodukt. Das Peroxidase-Enzym 32 katalysiert anschließend eine Reaktion zwischen dem Wasserstoffperoxid 40 und dem Ascorbat 36 unter Erzeugung von Wasser 44 mit DehydroAscorbat 46 als Nebenprodukt. Hier wirken die Glucose 34 und das Ascorbat 36 als Donor-Substrate, und der Sauerstoff 38 und das Wasserstoffperoxid 40 wirken als Akzeptor-Substrate.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung kann in 3 gesehen werden, die eine Reaktion unter Verbrauch von Luftsauerstoff oder gelöstem Sauerstoff mit einem Farbindikator darstellt.
In dieser Figur enthält eine hypothetische Tinte Glucose-Oxidase-Enzym 32, Peroxidase-Enzym 32, Glucose 34 und 4-Chlor-1-naphtholindikator 48. Sobald die hypothetische Tinte Sauerstoff 38 ausgesetzt wird, katalysiert das Glucose-Oxidase-Enzym 30 eine Reaktion zwischen der Glucose 34 und dem Sauerstoff 38 unter Bildung von Wasserstoffperoxid 40 mit Glukonsäure 42 als Nebenprodukt. Das Peroxidase-Enzym 32 katalysiert anschließend eine Reaktion zwischen dem Wasserstoffperoxid 40 und dem 4-Chlor-1-naphtholindikator 48 unter Erzeugung von Wasser 44 und einer violetten Farbe 50. Hier wirken die Glucose 34 und der 4-Chlor-1-naphtholindikator 48 (4CN) als Donor-Substrate, und der Sauerstoff 38 und das Wasserstoffperoxid 40 wirken als Akzeptor-Substrate. Die Bildung der violetten Farbe 50 aus der Reaktion mit 4-Chlor-1-naphthol 48 zeigt an, dass das beabsichtigte Ziel der Erfindung tatsächlich erreicht wird. In diesem Fall wird ein Farbindikator speziell verwendet, um das Endergebnis zu bestimmen.
Es sollte in der Praxis der Erfindung verstanden werden, dass es wünschenswert sein kann, andere Gase als Sauerstoff zu entfernen. Wie Sauerstoff kann z. B. Stickstoff in den Tintenstrahl-Tinten anwesend sein. Um diese anderen Gase aus der Tinte zu entfernen, können zusätzliche Enzyme verwendet werden. Um Stickstoffgas aus der Tinte zu entfernen, könnte z. B. ein Nitrogenase-Enzym verwendet werden, um das Stickstoffgas in Ammoniak oder Ammonium (abhängig vom pH) zu reduzieren. Das Nitrogenase-Enzym ist lediglich als ein Beispiel dargestellt und ist nicht erschöpfend oder beschränkend in irgendeiner Weise gemeint.
Es ist im Fachgebiet anerkannt, dass Enzyme dazu tendieren, instabil zu werden, indem sich ihr Aktivitätsgrad im Laufe der Zeit verringern kann. Es ist folglich eine weitere Aufgabe der Erfindung, diesem Effekt unter Verwendung von Stabilisatoren entgegenzuwirken. Allgemein gesprochen hat ein Stabilisator die Fähigkeit zu helfen, den Grad an Aktivität des Enzyms im Zeitablauf aufrechtzuerhalten, ohne das katalytische Reaktionsverfahren zu stören. Stabilisatoren werden typischerweise, obwohl nicht notwendigerweise, der Tinte zum selben Zeitpunkt zugegeben, zu dem die Enzyme zugegeben werden. Es ist bekannt, dass Stabilisatoren für bestimmte Enzyme spezifisch sein können und die Wirksamkeit durch die Konzentration weiter beeinflusst werden kann. Zum Beispiel ist Rinderserumalbumin (BSA) ein Protein, das gewöhnlich zum Stabilisieren von Enzymen verwendet wird; es können jedoch auch andere Agentien wirksam sein, wie z. B. bestimmte Zucker, Salze (wie Calciumsalze), Carboxylsäuren und mehrwertige Alkohole. Die Verwendung von Salzen kann natürlich von der Art der gewünschten Tintenanwendung oder dem verwendeten Druckkopf abhängig sein, um eine Korrosion des Druckkopfes zu vermeiden. Andere Beispiele von Stabilisatoren können Tenside innerhalb eines bestimmten Konzentrationsbereichs und Elektrolyte beinhalten. Diese Stabilisatoren werden lediglich beispielhaft aufgeführt und sind nicht erschöpfend oder beschränkend in irgendeiner Weise gemeint.
Es ist auch anerkannt im Fachgebiet, dass die Enzymwirkung abhängig ist vom pH. Enzyme haben gewöhnlich einen optimalen pH-Bereich, in dem sie am Wirksamsten zur Katalyse einer bestimmten Reaktion agieren. Es kann folglich wünschenswert sein, pH-Puffer wie Natriumcitrat, Trinatriumphosphat, Dinatriumhydrogenphosphat, Natriumdihydrogenphosphat, Natrium- oder Kaliumacetate, Essigsäure, Zitronensäure, Chlorwasserstoffsäure, Natriumhydroxid und ähnliches zu der Tinte hinzuzugeben.
Es ist auch im Tinten-Fachgebiet anerkannt, dass Tinten im Zeitablauf einem mikrobiellen Wachstum unterworfen sein können. Es ist folglich eine weitere Aufgabe der Erfindung, diesem Effekt unter Verwendung von Konservierungsstoffen entgegenzuwirken. Von der Erfindung vorgesehene Konservierungsstoffe beinhalten Biocide und Biostate. Allgemein gesprochen töten Biocide Mikroben, wohingegen Biostate die Vervielfältigung von Mikroben verhindern. Beispiele solcher Konservierungsstoffe, die in der Erfindung verwendet werden können, beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf, Ethanol, Isopropanol, Benzoesäure, Natriumnitrit, Natriumnitrat und Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) oder das Natriumsalz derselben; Eugenol, Thymol und Eucalyptol, die natürlich vorkommende phenolische Konservierungsmittel sind; und Proxel GXL (für basische Formulierungen) und Proxel DB-20 (für saure Formulierungen), die kommerziell erhältliche Konservierungsstoffe von Avecia Inc. aus Wilmington, Delaware sind. Solche Konservierungsmittel sind wirksam gegen Bakterien, Schimmelpilze und Hefen. Diese Konservierungsmittel werden lediglich beispielhaft aufgeführt und sind nicht erschöpfend oder beschränkend in irgendeiner Weise gemeint.
Die folgenden beispielhaften Formulierungen für tintenähnliche Träger (ink-like vehicles) und prophetische Tinten werden dargestellt, um die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung zu erläutern. Für die Beispiele sind die Prozentangaben Gewichtsprozente, sofern nicht anders angegeben.
BEISPIEL 1
Ein tintenähnlicher Träger, der die vorliegende Erfindung umfasst, wurde entsprechend den in der folgenden Tabelle 1(a) dargestellten Komponenten formuliert und ist in der folgenden Beschreibung dargelegt. Tabelle 1(a) – tintenähnlicher Träger
Der tintenähnliche Träger wurde formuliert durch Kombinieren von 156,50 g deionisiertem Wasser, 12,00 g 2-Pyrrolidon (erhältlich von Aldrich Chemical Co Inc. aus Milwaukee, WI), 10,00 g Tripropylmethylglykolether (erhältlich von Gallade Chemical Inc. aus Santa Ana, CA), 20,60 g Polyethylenglykol 600 (Poly(ethylen)glykol mit einem Molekulargewicht von annähernd 600, erhältlich von Aldrich Chemical Co Inc. aus Milwaukee, WI) und 0,60 g Proxel GXL Biostat (erhältlich von Avecia Inc. aus Wilmington, DE).
Es wurde auch eine Indikatorlösung für Wasserstoffperoxid formuliert entsprechend den in den folgenden Tabellen 1(b) und 1(c) enthaltenen Komponenten und wie detailliert ausgeführt in der folgenden Beschreibung. Tabelle 1(b) – Gepufferte 5 mM Glucoselösung
Dinatriumhydrogenphosphat (erhältlich von Sigma-Aldrich aus Milwaukee, WI) wurde in entionisiertem Wasser gelöst. Zitronensäure und Natriumchlorid (beide erhältlich von Sigma-Aldrich aus Milwaukee, WI) wurden zugegeben, um die in Tabelle 1(b) angegebenen Konzentrationen zu erhalten. Diese Lösung ergab einen pH von 5,00. Die Glucoselösung wurde über Nacht bei 4°C gelagert, um eine Mutarotation der Glucose zu bewirken. Tabelle 1(c) – Indikatorlösung
Die Indikatorlösung für Wasserstoffperoxid wurde formuliert durch Lösen von 1 mg Peroxidase-Enzym (Typ 2 aus Meerrettich, erhältlich von Sigma-Aldrich aus Milwaukee, WI) in 15 Milliliter gepufferter 5 mM Glucoselösung, Tabelle 1(b). Zu dieser Mischung wurde 1 ml 4-Chlor-1-naphthol-peroxidase-substratlösung (4CN) (erhältlich von Kirkegaard und Perry Labs. aus Gaithersburg, MA) zugegeben. Das Peroxidase-Enzym ermöglicht die Oxidation des 4CN-Substrats zu einer violetten gefärbten Verbindung in Gegenwart von Wasserstoffperoxid.
Um die Erfindung zu veranschaulichen, wurden 0,6 ml entionisiertes Wasser mit 1,4 Milliliter des tintenähnlichen Trägers gemischt und es wurden 0,4 ml Indikatorlösung zugegeben. Unter diesen Bedingungen entwickelte sich keine Farbe, wodurch angezeigt wurde, dass Wasserstoffperoxid in dem tintenähnlichen Träger nicht anwesend war.
Anschließend wurden 1,5 Milliliter des tintenähnlichen Trägers mit 0,6 Milliliter einer 1 Milligramm/Milliliter Glucose-Oxidase-Lösung (Aktivität 166000 Einheiten/mg, Typ X-S aus Aspirgilis Niger, erhältlich von Sigma aus St Louis, MO) kombiniert. Wenn 0,4 Milliliter der Indikatorlösung zugegeben waren, entwickelte sich umgehend eine violette Farbe, wodurch angezeigt wurde, dass Wasserstoffperoxid durch die Glucose-Oxidase produziert worden war und durch das Peroxidase-Enzym in der Lösung zu Wasser umgewandelt wurde. Diese Reaktion wird in 3 zusammengefasst. Zusätzlich zeigte die violette Farbe an, dass das Peroxidase-Enzym auch in der Lösung arbeitete. Weiterhin zeigt sie an, dass der gelöste Sauerstoff in Wasserstoffperoxid umgewandelt worden war und anschließend in situ zu Wasser.
BEISPIEL 2
Die vorliegende Erfindung wird weiter veranschaulicht durch das prophetische Beispiel, das entsprechend mit den Komponenten in der folgenden Tabelle 2 formuliert wurde und in der folgenden Beschriftung genau beschrieben ist. Prozentangaben sind Gewichtsprozente. Tabelle 2
Nach Aussetzung gegenüber Sauerstoff würde die Glucose-Oxidase-Lösung eine Reaktion zwischen dem Sauerstoff und der Glucose unter Bildung von Wasserstoffperoxid katalysieren und die Peroxidaselösung würde anschließend eine Reaktion zwischen dem Wasserstoffperoxid und dem Natriumascorbat unter Erzeugung von Wasser katalysieren. In diesem Beispiel wäre Ascorbat der Ersatz für 4-Chlor-1-naphthol als Perosidase-Donor-Substrat, so dass die Oxidation ein farbloses Produkt erzeugen würde. Im Wesentlichen würden die zwei Enzyme, wenn zusammen verwendet, die Fähigkeit aufweisen, den gelösten Sauerstoff aufzunehmen und ihn zu Wasser umzuwandeln, einem üblicherweise verwendeten Lösungsmittel in einer Tintenstrahl-Tinte.
Es sollte erkannt werden, dass in den meisten praktischen Anwendungen des Verfahrens zum Herstellen von Tinte, des Verfahrens des Tintendrucks und der Tinte, die unter Verwendung der erfinderischen Verfahren hergestellt wurde, ein farbloses Reaktionsprodukt gewünscht wird.
Es wollte verstanden werden, dass die Löslichkeit von Gasen in Wasser variiert, jedoch dargelegt ist in J.G. Stark und H.G. Wallace, "Chemistry Data Book", 2. Ausgabe, Publ. John Murray, London, (1991), S. 60. Allgemein gesprochen kommt der Absorptionskoeffizient den Volumeneinheiten an Gas gleich, die sich in einem Einheitsvolumen an Wasser bei 0°C bei 1 Atmosphäre Druck (101325 N·m^–2) lösen. Dies ist in der folgenden Tabelle 3 dargelegt. Tabelle 3
Folglich ist Sauerstoff zweimal so löslich in Wasser wie Stickstoff und kann deshalb ein größeres Problem aus einer Gängigkeitsperspektive darstellen.
Zusätzliche prophetische Beispiele werden in den folgenden Tabellen 4–6 beschrieben, die verschiedene gefärbte Tintenformulierungen darstellen. Tabelle 4
Der Tris-Puffer ist von Aldrich (99+% Katalog #T87602) erhältlich, das Butylcarbitol ist erhältlich von Union Carbide, das Triethanolamin (85 %) ist erhältlich von Union Carbide Chemicals and Plastics Co. Inc., aus Danbury CT, das Bioban DXN (Biocid oder Biostat) ist erhältlich von Angus Chemical Corp. aus Wilmington DE, das Cobratec 99 (Korrosionsinhibitor) ist erhältlich von PMC Specialty Group Distributing aus Cincinnati, OH, der CI Direct Blue 199-Farbstoff ist erhältlich von Aldrich und die übrigen Materialien sind ebenfalls erhältlich von Aldrich. Tabelle 5
Der CI Acid Blue 9-Farbstoff ist erhältlich von Aldrich. Tabelle 6
Die wässrige CI Pigment Yellow 17-Dispersion ist erhältlich in fein dispergierter Form in Tintenstrahlqualität von Sun Chemical Corp. aus Cincinnati OH.
Es sollte verstanden werden, dass in jedem der oben beschriebenen Beispiele die verschiedenen Komponenten der Mischung in der Reihenfolge ihrer Darstellung zugegeben werden. Der Entgasungsschritt, der in einigen der Beispiele angegeben ist, wird ausgeführt, um jegliche unerwünschte Gase aus der Mischung zunächst zu entfernen. Die restliche Tinte ist dann den Reaktionen der Enzyme ausgesetzt, um Gase aus der Tinte während der Lagerung oder während der Verwendung in einem Tintenstrahldrucker zu entfernen.
Idealerweise werden solche Tinten in einer Umgebung abgepackt, die den Eintritt von unerwünschten Gasen in das Tintensystem verhindern würde. Alternativ können die Enzyme und/oder die Donor-Substrate zu der Tinte vor der tatsächlichen Verwendung in einem Tintenstrahldrucker zugegeben werden. Es sollte verstanden werden, dass das Verfahren zum Entgasen von Tinten deshalb verwendet werden kann, um die Haltbarkeit zu begünstigen (falls die Tinte Enzymkomponente(n) während der Lagerung vor der Verwendung enthält) oder um Gängigkeits-/Bedruckbarkeitsproblemen zu begegnen (falls die Tinte Enzymkomponente(n) enthält, bevor die Kartusche in den Tintenstrahldrucker geladen wird). Die enzymatischen Reaktionen dauern dann so lange fort, wie Gase anwesend sind.
Obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung unter Verwendung spezifischer Begriffe, Geräte und Verfahren beschrieben wurden, ist diese Beschreibung nur für illustrative Zwecke. Die Worte sind eher Worte der Beschreibung als der Beschränkung. Es muss verstanden werden, dass Änderungen und Variationen von Fachleuten durchgeführt werden können, ohne vom Geist oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der in den folgenden Ansprüchen dargelegt ist. Es sollte zusätzlich verstanden werden, dass Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen entweder vollständig oder teilweise ausgetauscht werden können. Folglich sollte der Geist und Umfang der anhängigen Ansprüche nicht auf die Beschreibung der darin enthaltenen exemplarischen Versionen beschränkt werden.

Claims

Ein Verfahren zum Entgasen von Tinte, umfassend die Zugabe von mindestens einem Enzym zu Tinte, welche ein Donor-Substrat enthält, wobei das Enzym geeignet ist, die Erzeugung eines Reaktionsproduktes, das für eine Tintenrezeptur akzeptabel ist, zu katalysieren, unter Verwendung eines in der Tinte enthaltenen Donor-Substrats und wenn es einem gasförmigen Akzeptor-Substrat ausgesetzt ist.
Ein Verfahren zum Entgasen von Tinte, umfassend die Zugabe von mindestens zwei Enzymen zu Tinte, welche ein für jedes Enzym spezifisches Donor-Substrat enthält, wobei eines der Enzyme eine chemische Reaktion katalysiert, um ein erstes Reaktionsprodukt zu erzeugen, wenn es einem gasförmigen Akzeptor-Substrat ausgesetzt ist, und wobei ein anderes Enzym danach eine Reaktion katalysiert, um das erste Reaktionsprodukt in ein zweites Reaktionsprodukt, das in einem Tintensystem akzeptabel ist, umzuwandeln.
Ein Verfahren zum Entgasen von Tinte, umfassend die Zugabe von mindestens zwei Enzymen zu Tinte, welche ein für jedes Enzym spezifisches Donor-Substrat enthält, wobei eines der Enzyme eine chemische Reaktion katalysiert, um Wasserstoffperoxid zu erzeugen, wenn es einem Akzeptor-Substrat ausgesetzt ist, und wobei ein anderes Enzym danach eine Reaktion katalysiert, um das Wasserstoffperoxid zu Wasser umzuwandeln.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Tinte zum Tintenstrahldrucken verwendet wird.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Tinte wässrig ist.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein Enzym aus der Klasse der Oxidase-Enzyme ausgewählt ist.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Enzym, das aus der Klasse der Oxidase-Enzyme ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus Glukose-Oxidase und Galaktose-Oxidase ausgewählt ist.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein Enzym aus der Klasse der Peroxidase-Enzyme ausgewählt ist.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein Donor-Substrat mindestens entweder Glukose oder Galaktose ist.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein Donor-Substrat mindestens ein Alkalimetall-Askorbat oder Askorbinsäure ist.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein Akzeptor-Substrat mindestens Sauerstoff umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Akzeptor-Substrat Gase umfasst, die in Luft vorhanden sind.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Enzym eine Reaktion katalysieren kann, um Stickstoff in entweder Ammoniak oder Ammonium umzuwandeln.
Das Verfahren nach Anspruch 3, welches zusätzlich einen Schritt beinhaltet, in welchem ein Stabilisator in die Tinte eingefügt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 3, welches zusätzlich einen Schnitt beinhaltet, in welchem ein Konservierungsmittel in die Tinte eingefügt wird.
Ein Verfahren zum Entgasen von Tinte, umfassend die Zugabe von mindestens zwei Donor-Substraten, mindestens zwei Enzymen und mindestens einem Akzeptor-Substrat zu einer wässrigen Tintenstrahl-Tinte, wobei jedes Donor-Substrat spezifisch für jedes Enzym ist, und wobei weiterhin das mindestens eine Akzeptor-Substrat Sauerstoff umfasst, und wobei ein Enzym eine chemische Reaktion katalysiert, um Wasserstoffperoxid zu erzeugen, wenn es Sauerstoff ausgesetzt ist, und wobei ein anderes Enzym danach eine Reaktion katalysiert, um das Wasserstoffperoxid zu Wasser umzuwandeln.
Das Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Enzyme mindestens eine Oxidase und eine Peroxidase sind.
Das Verfahren nach Anspruch 16, wobei ein Donor-Substrat mindestens Glukose oder Galaktose ist.
Das Verfahren nach Anspruch 16, wobei ein Donor-Substrat mindestens Askorbinsäure oder eines deren Salze ist.
Das Verfahren nach Anspruch 16, wobei ein Akzeptor-Substrat mindestens Sauerstoff umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 16, wobei ein Akzeptor-Substrat Luft umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 16, welches zusätzlich einen Schritt beinhaltet, in welchem ein Stabilisator in die Tinte eingefügt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 16, welches zusätzlich einen Schritt beinhaltet, in welchem ein Konservierungsmittel in die Tinte eingefügt wird.
Eine Tintenzusammensetzung umfassend mindestens ein Enzym und ein für das Enzym spezifisches Donor-Substrat, wobei das Enzym geeignet ist, die Erzeugung eines Reaktionsproduktes, das für eine Tintenrezeptur akzeptabel ist, zu katalysieren, unter Verwendung des in der Tinte enthaltenen Donor-Substrats und wenn es einem gasförmigen Akzeptor-Substrat ausgesetzt ist.
Eine Tintenzusammensetzung umfassend mindestens zwei Enzyme und Donor-Substrate, die für jedes Enzym spezifisch sind, wobei eines der Enzyme geeignet ist, eine chemische Reaktion zu katalysieren, um ein erstes Reaktionsprodukt zu erzeugen, wenn es einem gasförmigen Akzeptor-Substrat ausgesetzt ist, und wobei ein anderes Enzym geeignet ist, um danach eine Reaktion zu katalysieren, um das erste Reaktionsprodukt in ein zweites Reaktionsprodukt, das für die Tinte akzeptabel ist, umzuwandeln.
Eine Tintenzusammensetzung umfassend mindestens zwei Enzyme und Donor-Substrate, die für jedes Enzym spezifisch sind, wobei eines der Enzyme geeignet ist, eine chemische Reaktion zu katalysieren, um Wasserstoffperoxid zu erzeugen, wenn es einem gasförmigen Akzeptor-Substrat ausgesetzt ist, und wobei ein anderes Enzym geeignet ist, um danach eine Reaktion zu katalysieren, um das Wasserstoffperoxid zu Wasser umzuwandeln.
Die Tintenzusammensetzung nach Anspruch 26, die zusätzlich einen Stabilisator umfasst.
Die Tintenzusammensetzung nach Anspruch 26, die zusätzlich ein Konservierungsmittel umfasst.
Ein Druckverfahren, umfassend das Drucken der Zusammensetzung nach Anspruch 26 durch einen Tintenstrahldrucker.